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交流發(fā)電機和發(fā)電機組額定值的定義 交流發(fā)電機上的kVA額定值主要受繞組絕緣系統(tǒng)的熱能力控制 交流發(fā)電機的額定值定義了其向連接負載提供電力的能力。額定值以kVA為單位,并且是在發(fā)電機組應(yīng)用中交流發(fā)電機選型的起點。雖然在選型和選擇過程中還必須考慮其他因素,但本文討論的主題包括額定值和占空比的定義、行業(yè)中使用的術(shù)語以及這如何為協(xié)助GOEM為其發(fā)電機組選擇合適的交流發(fā)電機提供信息。 交流發(fā)電機額定值 交流發(fā)電機的kVA額定值主要取決于繞組絕緣系統(tǒng)的熱容量和所需的預(yù)期使用壽命。對于給定的使用壽命,絕緣等級越高,交流發(fā)電機運行時的熱量越高。 下表列出了用于對絕緣系統(tǒng)的性能進行分類的字母和相應(yīng)的標稱工作溫度。 現(xiàn)代繞組絕緣的行業(yè)標準是低壓系統(tǒng)為H級(<1kV),中壓和高壓系統(tǒng)為F級(>1kV)。 然而,應(yīng)該注意的是,分配給絕緣系統(tǒng)等級的字母不一定與交流發(fā)電機額定的溫升等級相同。如果交流發(fā)電機上的kVA額定值導(dǎo)致運行溫度低于絕緣系統(tǒng)的標稱容量,則運行壽命會延長。相反,如果kVA額定值導(dǎo)致高于絕緣系統(tǒng)標稱能力的工作溫度,則工作壽命會縮短。 這兩種情況都是可接受的運行條件,但是在為特定應(yīng)用選擇交流發(fā)電機時,必須考慮交流發(fā)電機繞組的預(yù)期壽命。 示例:備用電源與主電源應(yīng)用 在典型的備用電源應(yīng)用(例如醫(yī)院)中,每年的運行時間很可能少于200小時。在安裝的整個生命周期內(nèi),例如15年,這相當于總共多3000小時運行時間。鑒于運行時間相對較低,交流發(fā)電機可以在更高的溫度下運行,因此額定值相對較高。 出于這個原因,客戶將在備用應(yīng)用的交流發(fā)電機上達到kVA額定值峰值。 然而,在連續(xù)運行的應(yīng)用中,例如嵌入式發(fā)電方案,運行時間可能高達每年8000小時。這相當于在同樣的15年期間運行超過120000小時。在這種情況下,繞組的溫度必須使用相對較低的kVA額定值來降低。 因此,客戶的交流發(fā)電機將達到F級甚至B級kVA額定值。 熱損傷曲線說明絕緣壽命隨工作溫度的變化,并與其他工具結(jié)合使用,以便在為特定發(fā)電應(yīng)用的交流發(fā)電機指定額定值時做出選型和選擇決定。 發(fā)電機組額定值 發(fā)電機組額定值原理引入了備用和主電源應(yīng)用的概念。在ISO8528-1的指導(dǎo)下,發(fā)電機組額定值的定義按應(yīng)用分為四個類別。 ■ 應(yīng)急備用電源,(ESP額定值) ■ 限時主電源,(LTP額定值) ■ 主要額定功率,(PRP額定值) ■ 連續(xù)運行功率,(COP額定值) 每個定義都規(guī)定了以下標準: ■ 負載類型 其中包括可變負載,即負載循環(huán)的幅度和持續(xù)時間不同,另外還有恒定負載,即負載保持恒定水平,但負載循環(huán)的持續(xù)時間可能會有所不同。 ■ 每年運行小時數(shù) 將平均負載水平與發(fā)電機組的指定額定值進行比較,并表示為額定kVA的百分比。發(fā)電機組必須能夠在規(guī)定的小時數(shù)中在平均負載水平運行。 ■ 過載要求 過載能力表示可在指定的持續(xù)時間內(nèi)高于指定kVA額定值的百分比。 交流發(fā)電機額定值的術(shù)語和定義因行業(yè)而異,與發(fā)電機組使用的術(shù)語和定義不一致。交流發(fā)電機的定義以國際標準ISO 8528-3、IEC 60034-1和一些全國標準(如NEMA MG 1-32(北美))為指導(dǎo),這些標準本身引入了進一步的變化。 下表總結(jié)了根據(jù)ISO 8528-1對發(fā)電機組的定義以及ISO 8528-3和IEC 60034-1對交流發(fā)電機的定義。盡管存在差異,但該表顯示了如何匹配交流發(fā)電機與發(fā)電機組的額定值和運行負荷。 需要注意的是,與標準相比,GOEM可能決定提供更高水平的性能,例如更高的平均負載或更長的運行時間。 在將交流發(fā)電機與發(fā)電機組額定值和應(yīng)用相匹配時,需要考慮到這一點。
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柴油發(fā)電機組的電球構(gòu)成和控制系統(tǒng) 電機按照其發(fā)生或需要的電能的性質(zhì)可分為直流電機和交流電機;交流電機除變壓器外,還可分為同步電機和異步電機。異步電機多作為電動機,作發(fā)電機用的非常少見。 柴油發(fā)電機組中常用的發(fā)電機為同步發(fā)電機,由定子、轉(zhuǎn)子和電壓調(diào)節(jié)器及輔助裝置構(gòu)成。 1.電樞組件 電樞由電樞鐵芯和電樞繞組組成。電樞鐵芯由導(dǎo)磁良好且彼此絕緣的薄硅鋼片疊壓而成,既可構(gòu)成發(fā)電機的部分磁路,又可減小鐵芯的渦流損耗、電樞硅鋼片的內(nèi)沿中央制有均勻的開口,許多硅鋼片疊壓后其內(nèi)沿形成開口槽,用于安放電樞繞組。電樞繞組是由高強度漆包線統(tǒng)制而成,按照設(shè)計規(guī)律安放在電樞槽內(nèi)并正確地連接起來,構(gòu)成完整的單相或三相電樞繞組,用以產(chǎn)生交流電動勢,向負載輸出電能。 2.磁極 磁極由磁級鐵芯和勵磁繞組組成。磁極鐵芯由導(dǎo)磁良好且彼此絕緣的薄硅鋼片疊壓而成、,在勵磁電流的作用下產(chǎn)生主磁場、同時減小渦流損耗。勵磁繞組由外涂高強度絕緣漆的銅導(dǎo)線集中統(tǒng)制在各個磁促上,然后將其正確地連接起來。當通入直流電流時,磁極被磁化,產(chǎn)生符合要求的主磁通和磁極極。其匝數(shù)由所要求的主磁通量和所選用的磁極鐵芯的材料與截面積決定,導(dǎo)線的線徑由額定勵磁電流決定。 3.定子和轉(zhuǎn)子 定子是交流發(fā)電機中固定不動的部分,可以是電樞,也可以是磁極。對于旋轉(zhuǎn)磁極式發(fā)電機,其定子組件就是電樞組件;而對于旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機,其定子組件則為磁極及其勵磁繞組等組成的磁極組件, 轉(zhuǎn)子是發(fā)電阻的旋轉(zhuǎn)部分.可以是發(fā)電機的磁極,也可以是發(fā)電機的電摳。對于旋轉(zhuǎn)磁極式同步交流發(fā)電機,轉(zhuǎn)子部分通常由磁極鐵芯、勵磁繞組、轉(zhuǎn)軸及附件組成。 4.電壓調(diào)節(jié)器AVR 當發(fā)電機轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時,電壓調(diào)節(jié)器可自動改變發(fā)電機勵磁電流,確保輸出電壓恒定。常見的電壓調(diào)節(jié)器有SX460型、SA465型、SX440型、SX421型、MX341型、MX321型等。 發(fā)電機控制系統(tǒng) 伴隨著計算機技術(shù)的發(fā)展,柴油發(fā)電機組自動化技術(shù)日臻成熟。專業(yè)控制器采用未處理技術(shù),以各種集成電路取代繼電器控制及分立電子元器件組成的邏輯電路,直至發(fā)展成以專用控制器為核心的自動化系統(tǒng)。其總體來說具有成本低、性能高的特點。 柴油發(fā)電機組控制器具有檢測和顯示發(fā)電機各物理量的功能;進行發(fā)電機的啟動、運行、停機、緊急停機等控制性操作;供電及負載檢測與切換;機組保護;故障診斷;遠程通信遙測、遙控等作用、增強了柴油發(fā)電機組運行的可靠性和人機交流方便性。常見的有DSE55O控制器、ACCESS4000控制器、TA3000控制器等。
請聽我說:柴油發(fā)電機組的歷史故事 如果用簡單方式看待歷史,那么組成歷史的僅僅包括年代、人名、故事三個要素。雖然時間跨度沖淡他的年代和故事,但他應(yīng)該感到欣慰,因為至少他的名字得以流傳。魯?shù)婪颉さ屹悹?RudoflDiesel)一個永遠不會被忘卻的名字。 命運多篤的發(fā)明家 在科學史上,人們總是會對那種無心插柳卻一舉成功的故事津津樂道,比如倫琴射線、青霉素、宇宙微波背景輻射等等。當然能有上述的成就固然可敬,但還有一種同樣可敬的人:他們在有生之年不斷探索,但成就卻不被世人承認,直到多年之后他們的成就才發(fā)揚光大。柴油機的發(fā)明者魯?shù)婪?狄賽爾就是這樣的一個人。 狄賽爾1858年出生在法國巴黎,他的父親是德國奧古斯堡的精制皮革制造商。成年之后,狄賽爾進入了德國的慕尼黑技術(shù)大學攻讀。就在他讀大學期間的1876年,德國人奧托研制成功了 臺4沖程煤氣發(fā)動機,這是法國技師羅夏內(nèi)燃機理論 次得到實際運用。這一成就鼓舞了當時從事機械動力研究的許多工程師,這其中既包括后來汽車的發(fā)明者卡爾·奔馳和戈特利普·戴姆勒,也包括對機器動力十分有興趣的年輕人狄賽爾。 與致力于改造奧托發(fā)動機的奔馳和戴姆勒不同,狄賽爾的想法更為超前,他想完全舍去發(fā)動機中的點火系統(tǒng),靠壓縮空氣發(fā)熱,噴入燃料后自燃做功,這種方式完全區(qū)別于吸入燃氣混合氣點燃做功的方式,后人稱狄賽爾的原理為“壓縮式內(nèi)燃機”原理。當然狄賽爾產(chǎn)生這樣的設(shè)想也并不是空穴來風,因為當時并沒有發(fā)明分電器和高壓點火線圈,點火裝置非常簡陋和不穩(wěn)定,狄賽爾想跳過這個技術(shù)障礙完全是可以理解的。不久,他在法國人約瑟夫·莫勒特(JosephMollet)發(fā)明的氣動打火機上找到了靈感,并堅持不懈的探索下去。 狄賽爾沒有料到,他的想法實現(xiàn)起來遠遠比發(fā)明點火系統(tǒng)復(fù)雜的多,他所遇到的 個就是燃料問題。常用的汽油非?;钴S,也非常容易點燃,但汽油卻不能適應(yīng)有很高的壓縮比的壓燃式發(fā)動機,一旦把汽油霧化噴入含有高溫、高壓空氣的燃燒室,就會發(fā)生猛烈的敲缸甚至爆炸。舍去汽油是必然的,狄賽爾創(chuàng)造性把他的目標指向了植物油。經(jīng)過一系列試驗,對于植物油的嘗試也失敗了,但他是 個把植物油料引入內(nèi)燃機的人,因而近現(xiàn)代鼓吹“綠色燃料”者都把狄賽爾尊為鼻祖。 終燃料選擇鎖定在了石油裂解產(chǎn)物中一直未被重視的柴油上。柴油相對于汽油來說性質(zhì)非常穩(wěn)定,比較難于點燃,同時柴油一旦點燃會冒出大量的黑煙,因而它又不能像煤油那樣用作照明。但柴油穩(wěn)定的特性卻恰恰適合于壓燃式內(nèi)燃機,在壓縮比非常高的情況下柴油也不會出現(xiàn)爆震,這正是狄賽爾所需要的。經(jīng)過近20年的潛心研究,狄賽爾終于在1892年試制成了 臺壓燃式內(nèi)燃機,也就是柴油機。 這臺柴油機用汽缸吸入純空氣,再用活塞強力壓縮,使空氣體積縮小到15倍左右,溫度上升到500—700度,然后用壓縮空氣把霧狀柴油噴入汽缸,與缸中高溫純空氣混合,由于汽缸這是已經(jīng)有了較高的溫度,因而柴油噴入后自行燃燒做功。1892年2月27日,狄賽爾取得了此項技術(shù)的 。 柴油機的 特點是省油,熱效率高,但狄賽爾初試制的柴油機卻很不穩(wěn)定,1894年,狄賽爾改進了柴油機并使其能運行1分鐘左右,盡管他的柴油機還并不穩(wěn)定,但狄賽爾卻迫不及待的把它投入了商業(yè)生產(chǎn),因為他的競爭對手早在1886年就把汽油機安裝車輛上,而8年之后,汽油機汽車已經(jīng)投入了商業(yè)運作。這位只了解技術(shù)并不了解商業(yè)運作的發(fā)明家犯下了一生中 的一次錯誤,他急于推向市場的20臺柴油機由于技術(shù)不過關(guān),紛紛遭到了退貨,這不但給了他巨大的經(jīng)濟負擔,更重要是影響了柴油機在公眾的印象,在隨后的幾年里幾乎沒有廠家或個人樂意裝配柴油機。沒有了資金來源又負債累累,這就使得狄賽爾的晚年陷入了極端貧困。1913年10月29日,55歲的狄賽爾獨自一人呆站在橫渡英吉利海峽的輪船甲板上,被巨浪卷入了大海(多數(shù)歷史學家認為狄賽爾是跳海自盡的)。為了紀念狄賽爾,人們把柴油發(fā)動機命名為Diesel。
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